锂离子电池基本知识

锂离子二次电池简介
概述:
      锂离子二次电池是指Li+嵌入化合物为正、负极的二次电池,正极采用锂化合物LiCoO2LiMn2O4,负极采用锂碳层间化合物LixC6,电解质为溶解有锂盐LiPF6LiAsF6等的有机溶液。在充、放电过程中,Li+在两个电极之间往返嵌入和脱嵌,被形象地称为“摇椅电池”(Rocking Chair Batteries,缩写为RCB)。锂离子二次电池由于工作电压高(3.6V)、无记忆效应、无污染、自放电小、循环寿命长,在移动电话、摄相机、笔记本电脑、便携式电器上得到大量应用。(特性)
一、 工作原理
1、化学反应方程式
锂离子电池正极主要成分为LiCoO2,负极主要为C充电
正极反应:LiCoO2            Li( 1-x) CoO2 + xLi+ + xe-
负极反应:C + xLi+ + xe-              CLix
电池总反应:LiCoO2 + C              Li ( 1-x) CoO2 + CLix
放电时发生上述反应的逆反应。
2、化学反应原理图
二、 命名
根据IEC61960标准二次锂电池的标识如下:
微电脑时间控制器1. 电池标识组成3个字母后跟5个数字(圆柱形)或6个(方形数字);
2. 第一个字母表示电池的负极材料:I表示有内置电池的锂离子,L表示锂金属电极或锂合金电极;
3. 第二个字母表示电池的正极材料:C基于钴的电极N基于镍的电极M基于锰的电极V基于钒的电极
4. 第三个字母表示电池的形状:R表示圆柱形电池,P表示方形电池;
5. 数字:圆柱形电池5个数字分别表示电池的直径和高度,直径的单位为毫米,高度  的单位为十分之一毫米,直径或高度任意尺寸大于或等100mm时两个尺寸之间应加一条斜线。方型电池6个数字分别表示电池的厚度、宽度和高度,单位均为毫米,三个尺寸任一个大于或等于100mm时尺寸之间应加斜线,三个尺寸中若有任意小于1mm,则在此尺寸前加字母t,此尺寸单位为十分之一毫米。
例如:
ICR18650表示一个圆柱形二次锂离子电池正极材料为钴其直径约为18mm高约为  65mm
ICR20/1050
ICP083448:表示一个方形二次锂离子电池正极材料为钴,其厚度约为8mm,宽度约为34mm,高约为48mm
ICP08/34/150:表示一个方形二次锂离子电池正极材料为钴其厚度约为8mm,宽度约为zeidan34mm,高约为150mm
ICPt73448:表示一个方形二次锂离子电池正极材料为钴其厚度约为0.7mm,宽度约为34mm,高约为48mm
三、 组成结构
1、 正极
            正极材料一般由钴酸锂、导电石墨、碳黑、粘接剂、溶剂等组成。
2、 负极
    负极材料一般由碳黑、粘接剂、溶剂等组成。
3、 隔膜纸
    隔膜纸由PPPE复合膜组成,厚度一般为25微米,国内有些厂家也有用16                                    微米的,著名的生产厂家有日本UBE
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4、 电解液
电解液为溶解有锂盐LiPF6LiAsF6等的有机溶液,常用的有机溶液有EC(碳酸乙烯酯)、DEC(二乙基碳酸)、锰矿选矿方法DMC(二甲基碳酸)等。
5、 绝缘垫片
6、 外壳
有钢壳和铝壳。
   
四、 制造工艺
五、 性能指标
1、充电模式
  标准充电:在环境温度20±5℃的条件下,以0.2Cc型卡环5A恒流充电,当电池端电压达到充电限制电压4.20V时,改为恒压充电,直到充电电流小于0.01C5A,停止充电。
  快速充电:在环境温度20±5℃的条件下,以1C5A恒流充电,当电池端电压达到充电限制电压4.2V时,改为恒压充电,直到充电电流小于10mA,停止充电。
亨润成型机炮筒图2、电压
标称电压:指的是在正常工作过程中表现出来的电压,二次锂电池标称电压    3.6V
开路电压:指在外电路断开时,电池两个极端间的电位差;
终点电压:指电池放电实验中,规定的结束放电的截止电压;
中点电压:指放到50%容量时,电池的电压主要用来衡量大电流放电系列电池高倍率放电能力,是电池的一个重要指标。
3、内阻
  电池的内阻是指电池在工作时,电流流过电池内部所受到的阻力,一般分为交流内阻和直流内阻,由于充电电池内阻很小,测直流内阻时由于电极容量极化,产生极化内阻,故无法测出其真实值,而测其交流内阻可免除极化内阻的影响,得出真实的内值.
      交流内阻测试方法为:利用电池等效于一个有源电阻的特点,给电池一个1000HZ,50mA的恒定电流,对其电压采样整流滤波等一系列处理从而精确地测量其阻值.
    充电态内阻指电池100%充满电时的内阻,放电态内阻指电池充分放电时后的内阻.
    一般说来,放电态内阻不太稳定,且偏大,充电态内阻较小,阻值也较为稳定.在电池的使用过程中,只有充电态内阻具有实际意义,在电池使用的后期,由于电解液的枯竭以及内部化学物质活性的降低,电池内阻会有不同程度的升高
4、容量
    指在一定放电条件下,电池放电至截止电压时放出的电量。IEC标准规定电池在20±5环境下,恒流(1C)恒压(4.2V)控制的充电条件下,充电3 h再以0.2C放电至2.75V,所放出的电量为其额定容量(电池容量),电池容量的单位有Ah,mAh(1Ah=1000mAh).
5、平台
      指电池充满电(即4.2V)后,以恒定电流放电至3.60V时的放电时间,放电平台有0.2C5放电平台和0.5C5放电平台。
6、温度特性
高温性能
    电池充电结束后,将电池放入55±2℃的高温箱中恒温2h,然后以1C5A电流恒流放电至2.
75V。放电时间不小于51分钟。后将电池取出在环境温度20±5℃的条件下搁置2h,电池外观无变形、无爆裂。
低温性能
  电池充电结束后,将电池放入-20±2℃的低温箱中恒温16—24h后,以0.2C5A电流恒流放电至终止电压 2.75V。放电时间不小于3.5h。后将电池取出在环境温度20±5℃的条件下搁置2h,电池外观无变形、无爆裂。
     
7、自放电率(荷电保持能力)
    自放电又称荷电保持能力,它是指在开路状态下,电池储存的电量在一定环境条件下的保持能力。一般而言,自放电主要受制造工艺,材料,储存条件的影响自放电是衡量电池性能的主要参数之一。一般而言,电池储存温度越低,自放电率也越低,但也应注意温度过低或过高均有可能造成电池损坏无法使用,BYD常规电池要求储存温度范围为-20—45。电池充满电开路搁置一段时间后,一定程度的自放电属于正常现象。IEC标准规定:电池充满电后,在温度为20±5℃的条件下,开路搁置28天,再以0.2C放电至终止电压,
放电时间应不低于4.25小时。
    一般采用24小时自放电来快速测试其荷电保持能力,将电池以0.2C放电至3.0V,恒流恒压1C充电至4.20V,截止电流:10mA,搁置15分钟后,1C放电至3.0V测其放电容量C1,再将电池恒流恒压1C充电至4.2V,截止电流10mA,搁置24小时后测1C容量C2 ,C2/C1*100%应大于99%

本文发布于:2024-09-23 23:21:33,感谢您对本站的认可!

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